刘德富 彭剑锋
（珠海联邦制药股份有限公司，广东珠海 519040）
摘 要：从药品工艺验证条件入手，以典型的原料药生产工艺流程为例，从工序质量的四要素验证方案、统计分析、实例说明、工艺的风险评估与控制措施四方面，设计了以统计学、假设检验与风险评估理论为支持的工艺验证方案。
关键词：重现性；稳定性；工序质量；取样计划；统计分析
0 引言
药品工艺验证的目的是证明在预定的工艺参数范围内运行的工艺，能够持续有效地生产出符合规格标准和预定质量的药品。一个成功的药品工艺验证应该具备以下特点：（1）根据各工艺参数对产品质量的影响进行风险评估；（2）在验证过程中，高频取样点尽可能多，以便获得足够的信息支持验证结论，用以证明工艺过程的稳定性和重现性。
本文将从药品工艺验证条件入手，以典型的原料药生产工艺流程为例，从工序质量的四要素验证方案、统计分析、实例说明、工艺的风险评估与控制措施四方面，设计了以统计学、假设检验与风险评估理论为支持的工艺验证方案。
1 药品工艺验证条件
在进行药品工艺验证的批生产之前，需要对药品工艺验证的先决条件进行确认，这些先决条件包括（但不限于）以下几点：
1.1 人员及培训
人员应该具备相应的资质，培训上岗，并进行多种形式的考核评估。
1.2 设备
仪器、仪表等部件应经校验或期间核查，厂房设备整机经过完整的验证，设备按要求进行维护，并按卫生周期进行清洁消毒。
1.3 厂房
厂房场地应与生产工艺相适应，空间便于操作，人/物流设计合理。
1.4 环境
生产环境的防昆虫措施恰当，生产环境与生产品种相适应，环境舒适度和洁净度经验证符合标准。
1.5 公用系统
生产使用的公用系统（水、电、气、冷）应经验证，并满足生产要求。
1.6 物料
供应商提供的产品应满足药品生产工艺与质量要求，经验证合格。
1.7 工艺研究充分
选择工艺生产期间任何一个条件进行验证，以证明现有设备、方法与工艺成果的重现性和稳定性良好。
2 验证所涉及的产品生产工艺流程
药品工艺验证应该包括影响产品质量的所有关键工艺步骤，应对所有关键工艺参数进行验证，例如物料配比、温度、时间等。与产品质量无关的安全、环境等非关键工艺参数，例如空气中的有机气体浓度等，不包括在工艺验证范围内。
图1为某化学原料药的典型工艺流程，可将其定义为十三步单元操作，即合成反应、过滤、萃取/分层、脱色、过滤、水解/分层、脱色、过滤、结晶、离心、干燥、过筛、包装。
3 药品工艺验证方案
药品工艺验证一般分为两个阶段：第一阶段为同步验证三批；第二阶段为持续工艺验证，商业化生产的每一个批次纳入验证。本文阐述的是第一阶段的工艺验证方案，第二阶段的工艺验证不作阐述。第一阶段同步验证需列出批量与预计生产时间。
以第一步合成反应的单元操作为例，探讨其单元操作验证方案。合成反应的目的：通过化学反应，使其生成物浓度达到98%，反应物残留小于2%。
图2为单元操作局部流程，所用物料加入顺序遵循先液体、后固体的原则。
3.1 工序质量的四要素验证方案
3.1.1 物料比例
物料比例如表1所示。
3.1.2 工艺条件
引入工序能力概念：
因此，工艺条件的验证可借鉴工序能力理念，选择工艺条件中的关键参数进行评估分析，如反应时间等。工艺条件验证方案如表2所示。
需说明一点：本次工序能力指数可作为下次工序能力指数的参考，从而比较工序能力的稳定性。同时，由于持续工艺验证样本数多，代表性强，所以建议以持续工艺验证的工序能力批数为标准。
3.1.3 取样计划
可依据GB/T 2828.1—2012《计数抽样检验程序》标准作取样计划。表3为该标准中抽查样检验用表，表4为正常检验一次抽样方案。工艺验证可采用Ⅲ水平。
第一步合成反应单元操作中，反应罐可视为一个取样对象，表3中Ⅲ水平之下一般检验水平的样本量字码为B，查阅表4可知样本量为3。这样可将反应罐纵向分成三个截面，每一个截面取一个样本。其中，上半部分截面多取一个样本作为日常混合样本。
3.1.4 中间体质量特性
中间体质量特性包括定性指标与定量指标。其中，定性指标，如溶液澄清的直接表现与标准比较，标准作为参照物；定量指标，基于样本对总体无法进行估计的原因，其工艺验证需做统计分析，中间体质量特性定量指标统计分析方案如表5所示。
3.2 统计分析
统计分析的目的是考察工艺的稳定性，即同批不同位置与不同时间样品的一致性分析。
取样要求：不同位置或不同时间取样，取独立样本至少三个以上，并取混合样本，分别进行检验。
将每个样品与标准进行比较，这里引入统计学及t检验理论，t检验是假设检验中最常见的方法，它是以t分布为基础的，由于t分布的发现，使得小样本统计推断成为可能。
统计分析时可用临界值方法：（1）确定零假设和备择假设；（2）抽取随机样本；（3）确定适当的检验统计量，并用样本数据计算其具体值；（4）确定显著性水平，计算临界值及拒绝域；（5）比较检验统计量的值与临界值，决定是拒绝还是无法拒绝原假设；（6）给出假设检验的结论。
工艺验证中，独立样本之间所计算得到的相对标准偏差RSD或t检验≤工艺主参数或临界值（该列举主参数为含量2%、水分10%、杂质10%～20%），标准取样取决于数据统计，来源于持续工艺验证的样本。判断标准为独立样本之间有一致性或无差异。
t检验分为单总体检验和双总体检验。其中，单总体检验是检验一个样本平均数与一个已知的总体平均数的差异是否显著。当总体分布是正态分布，那么样本平均数与总体平均数的离差统计量呈t分布。
判断：t应小于临界值，独立样本与混合样本无差异。一般而言，商业化生产只监控混合样本。
关于详实的计算分析请参阅统计学及t检验方面书籍。需要注意的是：
（1）为了达到工艺的重现性目的，需进行不同批号之间的一致性分析； （2）需进行三个批号之间独立样本平均值的RSD分析；
（3）需进行三个批号之间混合样本的RSD分析。
其他工序验证按上述方法进行。
3.3 实例说明
3.3.1 指标稳定性统计分析
以某产品含量指标为例，各批次各单份样品“含量”检验结果的均值为统计特征值，计算RSD值：
式中 S——标准差；
xi——各检验值；
n——样本量；
RSD——相对标准偏差。
可接受标准：RSD≤RSD0，RSD0=2.0%。其中，RSD0为工艺设定的可接受的相对标准偏差。
确认结果：产品含量稳定性确认结果如表6所示。
3.3.2 指标重现性统计分析
以某产品含量指标为例。以三批验证产品COA（厂检报告）上的“含量”检验结果为统计特征值，通常依据“三倍标准偏差法则”（即3σ）或“千分之三法则”（即99.97%）计算水平置信空间，且作出控制图与上标准限TU、下标准限TL进行比较。
3.4 工艺的风险评估与控制措施
在药品工艺验证前应该通过生产工艺进行风险评估，验证之前应建立风险失败模式（FMEA），详细分析工艺生产风险因素及风险严重程度，通过建立FMEA来减少或控制将来生产过程中的风险。
3.4.1 失败模式效果分析评分
失败模式效果分析评分要求如表8所示。
3.4.2 失败模式效果优先管理顺序
风险优先系数RPN=S×P×D，失败模式效果优先管理顺序如表9所示。
3.4.3 工艺风险评估与控制措施
以合成反应工序为例，其工艺风险评估与控制措施如表10所示。
4 结语
本文以统计学、假设检验与风险评估等理论为支撑，从工序质量的四要素验证方案、统计分析、实例说明、工艺的风险评估与控制措施四个方面，探讨了药品工艺验证方案的设计。本文提出的工艺验证方案将工艺验证具体化，既适用于原料药生产，又适用于制剂工艺验证。
结论：
（1）工艺验证数据来源于同步三批生产记录。
（2）工艺验证不同于商业化生产，设有验证取样计划，取样多，分独立样与混合样，证明批生产之间的稳定性与样本的代表性，为商业化生产提取一个混合样代表批工序质量提供依据。
（3）工序质量的要素：物料比例、工艺条件、取样计划、中间体质量特性。
作者1简介：
刘德富（1956—），男，四川泸州人，工程师
研究方向：
药品质量管理。
作者2简介：
彭剑锋（1980—），男，湖南蓝山人，助理工程师
研究方向：
药学。
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